DARTin törmäyksellä yllättäviä seurauksia

NASA suoritti kaksi vuotta sitten Double Asteroid Redirection Test (DART) -nimellä kulkevan testitörmäyksen^[1], jossa ensimmäistä kertaa tarkoituksellisesti yritettiin muokata asteroidin rataa. Kohde oli Didymos asteroidin kuu Dimorphos. Kohdevalintaan vaikutti sen turvallisuus ja riskien hallinta, sillä oli hyvin epätodennäköistä, että pieni kuu karkaisi suuremman asteroidin kiertoradalta törmäyksen vaikutuksesta. Lisäksi törmäyssuunta valittiin niin, että kuun kiertoaika lyheni, eikä karkaaminen olisi mahdollista.

Dimorphos lähikuvassa juuri ennen DAT-luotaimen törmäystä. Törmäys paljasti kuun olevan kasa kiviä, joka on osittain pääteltävissä myös tästä kuvasta. Kuva NASA.

Törmäys tapahtui 26.9.2022 ja sitä pystyttiin seuraamaan lähes reaaliajassa Light Italian CubeSat for Imaging of Asteroids (LICIAcube) -satelliitin välittämistä kuvista. Lisäksi törmäävä luotain itsekin kuvasi kohdettaan ja viimeinen kuva saatiin vain sekunteja ennen törmäystä.

Kuten aikaisemmin on kerrottu, törmäys onnistui ja se tulokset olivat yllättäviä, sillä kuun kiertoaika lyheni peräti 33 minuuttia ja 15 sekuntia. Tulos oli odottamaton, sillä tutkijat olivat arvioineet kiertoajan lyhenevän enintään muutaman minuutin tai peräti vain joitakin sekunteja. 

Toinen ja todella yllättävä vaikutus oli kuun muodon muuttuminen. Ennen törmäystä se oli hieman litistynyt pallo. Törmäys muutti sen muodon kolmiakseliseksi ellipsoidiksi, siis suunnilleen sellaiseksi kuin mitä venynyt vesimeloni on. Näin voimakkaasta muodon muuttumisesta voidaan päätellä, että kuu on todellisuudessa vain löyhästi keskinäisen gravitaation vaikutuksesta yhteen liittyneitä kiviä.

Tähtitieteilijät ovat jatkaneet törmäyksen ja sen vaikutuksen tutkimuksia. Yksi tuoreimmista tutkimuksista on tohtori Eloy Peña-Asensio’n johtaman työryhmän tekemä simulaatio^[2] törmäyksen irrottamien heitteiden reiteistä. Simulaatiot perustuivat LICIAcube-satelliitin kokoamaan aineistoon heitteiden määrästä, kappaleiden koosta ja liikesuunnasta ja radoista.

Simulaatioissa käytettiin 3 miljoonaa heitekappaletta, joiden kooksi valittiin 10 cm, 0,5 cm ja 30 µm. Lisäksi simulaatioita tehtiin kahdella nopeusvalinnalla, jotka olivat 1 – 1 000 m/s ja 1 – 2 km/s. Tulosten mukaan Marsin läheisyyteen (Marsin Hillsin palloon) suurimmat ja samalla hitaimmat (450 m/s) kappaleet voisivat päätyä 13 vuodessa. Nopeammat (770 m/s) kappaleet tavoittaisivat Marsin lähiympäristön noin seitsemässä vuodessa.

Maan Hill´n pallon^[3] alueelle päätyisi kooltaan noin 10 cm muta myös kaikkein pienimpiä kappaleita. Maapallon ne tavoittaisivat 1,5 km/s nopeudella aikaisintaan seitsemän vuoden kuluttua. Erot hiukkasten koossa ja nopeudessa selittyvät niiden lähtöpaikasta kuun pinnalla suhteessa törmäyspaikkaan. Alkuperäisissä simulaatioissa ei tätä eroa juurikaan näkynyt mutta tarkemmissa simulaatioissa lähtöpaikalla näyttää olleen suuri merkitys.

Dimorphos'ista irronneet kappaleet ovat kooltaan sen verran pieniä, että niistä ei ole vaaraa maapallolle missään muodossa, vaan ilmakehään saapuessaan ne aiheuttavat vain tavanomaisia meteoreja. Tätä onkin jo ehditty spekuloimaan, että heiteparvesta voisi muodostua uusi, ihmisen aikaansaama meteoriparvi^[4] ja sille on jo ehdotettu nimeä dimorphosidit (tai jotain sinnepäin). Simulaation perusteella mahdollisen parven todellista rataa, radianttia ja ajankohtaa ei voi päätellä.

Viitteet

[1] Avaruusmagasiinissa on tästä tapahtumasta uutisoitu mm. seuraavissa artikkeleissa:

https://avaruusmagasiini.blogspot.com/2022/09/dartin-tormays-havaittiin-maanpinnalta.html

https://avaruusmagasiini.blogspot.com/2022/09/dart-luotain-tormaa-ensiyona.html

https://avaruusmagasiini.blogspot.com/2022/09/dart-onnistui-tormayksessaan.html

https://avaruusmagasiini.blogspot.com/2022/09/liciacube-lahetti-kuvia-tormayksesta.html

https://avaruusmagasiini.blogspot.com/2023/03/eson-teleskoopeilta-on-saatu.html

https://avaruusmagasiini.blogspot.com/2022/10/dart-luotaimen-tormayksen-vaikutukset.html

https://avaruusmagasiini.blogspot.com/2022/09/webb-ja-hubble-tallensivat.html

[2] Tutkimus tullaan julkaisemaan Planetary Science Journal tiedejulkaisussa: Delivery of DART Impact Ejecta to Mars and Earth: Opportunity for Meteor Observations. Artikkeli on toistaiseksi luettavissa osoitteessa https://arxiv.org/abs/2408.02836v1

[3] Tähtien, planeettojen ja kuiden Hill’n pallo on suunnilleen kappaleen gravitaation aikaansaama alue, jossa sen gravitaation voimakkuus on suurin. Jos tällä alueella on toinen kappale niin sen radan täytyy sijaita Hill’n alueella kokonaisuudella, jotta rata olisi stabiili. Maapallon Hill’n pallon säde on noin 1,5 miljoona km. Kuun rata sijaitsee tämän pallon sisällä ja tästä syystä se ei karkaa Aurinkoa kiertävälle radalle.

[4] Maan Hill’n pallon sisään joutuneiden pienkappaleiden ei välttämättä tarvitse päätyä maapallon ilmakehään, vaan niiden radat voivat poiketa vain jonkin verran alkuperäisestä, jonka jälkeen ne voivat poistua maapallon vaikutuspiiristä.